“食品毒理學”課程實驗設計
——以陜西師范大學為例

袁 莉，李建科，駱 瑩

（陜西師范大學食品工程與營養科學學院， 陜西西安 710062）

“食品毒理學”是食品專業的基礎課程。“食品毒理學實驗”作為毒理學課程的重要組成部分，與“化學”“生物化學”“實驗動物學”“生理學”“微生物學”“統計分析”等專業課程均有密切的聯系[1]。“食品毒理學實驗”將理論與應用密切結合，重在幫助學生掌握毒理學的基本實驗方法和技能、驗證和鞏固課堂所學的理論知識、運用理論知識分析解決實際毒理學安全問題，以及培養學生的科研興趣和科研意識。然而，針對食品質量與安全專業的學生，如何在缺乏“動物生理學”“解剖學”“組織學”等課程的情況下，利用有限的學時和資源使學生盡可能掌握“食品毒理學”實驗技能[2]，是不斷提高其教學質量和效果、培養合格食品專業技能型人才的重要手段。

1 “食品毒理學”實驗教學存在的問題

目前，大部分院校的食品專業尚未足夠重視“食品毒理學”實驗實踐，并且有很多院校并沒有開設“食品毒理學”實驗；或者僅食品質量與安全專業開設；即使開設了實驗實踐課程，也以理論教學和驗證性實驗內容為主，理論課程和實驗不同步，且缺乏探索性和創新性實驗。另一方面，毒理學需借助實驗動物完成，出于實驗安全性、成本及學生實驗心理等方面的考慮，部分院校毒理學實驗教學主要以教師講授、示范為主，學生不能有效掌握毒理學實踐技能及提高學生的實驗積極性和創新性。再者，“食品毒理學”實驗需要對實驗動物進行采血、解剖等處理。但是，食品專業學生未開設“動物學生理學”“解剖學”等課程，缺少對動物組織結構的認識[2-3]；加之，食品專業學生，尤其師范院校多以女生為主，學生存在一定的實驗抗拒心理，沒有勇氣親自動手操作，只進行現場觀摩。因此，基于國家高等學校通用教材《食品毒理學》 （李建科主編）[4]附錄中實驗內容，保證理論課程和實驗教學內容相一致，設計合理、系統的實驗程序和評價體系，既能幫助學生全面掌握必要的“食品毒理學”技能，又能促進學生實驗積極性和創性新。

2 “食品毒理學”實驗內容設置

《食品毒理學》 （李建科主編） 是高校食品專業通用的食品毒理學課程教材，該教材附錄詳細記載了毒理學經典實驗內容，且相關實驗內容也與課程理論知識相輔相成，已成為大部分高校“食品專業毒理學”課程教學的首選教材。因此，基于該教材內容，通過綜合考慮實驗周期及實際實驗條件和教學環境，摘選出部分實驗內容，并增加血清和肝臟指標過氧化氫（H2O2） 檢測及原代肝細胞制備和細胞活力檢測實驗，以保證學生學習較全面和基礎的毒理學評價技能，并培養學生創新和團結協作素養。

“食品毒理學”實驗內容設置見表1。

表1 “食品毒理學”實驗內容設置

3 “食品毒理學”實驗項目實施

以陜西師范大學2015級食品質量與安全專業為例，該專業分為1班和2班共2個班，每班29人，共計58人，分班開展實驗，每班分7小組，即每小組4～5人，若人數較多班級可增加分組數量，但小組人數不宜超過5人，人數過多會影響實驗秩序和實踐效果。另外，每班及每小組需指派1名組長，保障班級實驗和小組實驗順利開展。

考慮到動物的安全性、操作簡便性、敏感性、易飼養性及生長穩定性等因素，“食品毒理學”實驗教學選用實驗動物為清潔級健康昆明小鼠，5～6周齡。每小組實驗動物只數按每小組人數分配，確保每人至少1只老鼠，便于學生練習操作技能，促進實驗積極性。

（1） 實驗動物分組、標記、染毒。實驗動物科學的分組、標記和合理的染毒，是取得良好實驗結果和結論的前提，也是開展每項毒理學實驗的首要工作。除掌握健康動物及其性別辨別、實驗動物分組和標記外，重點要求學生熟練掌握灌胃和腹腔注射這2種染毒方式，以便為后續氯化汞LD50（灌胃）和小鼠精子畸形率（腹腔注射）檢測實驗中受試物染毒做準備。

（2） 生物材料的采集、制備、指標測定。評價化合物毒性效應是，常需測定實驗動物染毒后血液、尿液和臟器中化合物或其代謝產物的濃度，以及化合物對血液、尿液和臟器生理生化指標的影響。因此，采集和制備生物材料并檢測相應生化指標是食品毒理學重要基礎技術之一。H2O2是活性氧的一種，與細胞死亡、組織損傷等密切相關，參與多種疾病發生發展過程，是反映機體氧化損傷的關鍵指標之一。因此，實驗通過比色法檢測血清和肝臟組織勻漿中的H2O2水平，加強學生對毒理學評價指標的理解和應用。

（3） LD50測定。“食品毒理學”課程于大學三年級開設，此時學生專業課集中，且多有實驗教學，因此，各課程實驗周期不易過長。急性毒性實驗是實驗動物一次攝入較大劑量受試物后，觀察短期內動物所表現出的毒性反應。通過急性毒性實驗可確定受試物的毒性大小，計算其LD50，為進一步開展該物質亞慢性和慢性毒性實驗提供依據。實驗按照改良寇氏法計算氯化汞LD50，由于實驗動物數量較多，故每小組分配6只小鼠，只實施灌胃1個劑量，全班7個小組，共灌胃完成7個劑量，一次性灌胃成功后，持續觀察1周。除記錄組內每只實驗動物攝食量、攝水量、體重變化、中毒癥狀、死亡時間和其他生理變化外，每小組還需收集其他小組數據，計算氯化汞LD50。

利用甲基磺酸甲酯建立小鼠精子損傷模型，需連續給藥7 d，給藥后1周即可建模成功。因此，在急性毒性1周觀察時間內，每小組還需選取4～5只小鼠連續腹腔注射甲基磺酸甲酯，另外4～5只小鼠腹腔注射等體積PBS溶液，建立小鼠精子畸形陽性和陰性組。

在1周時間內交叉進行2個實驗內容，有助于鍛煉學生對時間管理的能力和獨立完成實驗的能力，加強學生學習積極性。

（4） 原代肝細胞制備及細胞活力檢測。機體組織細胞是評價化合物毒性的有效媒介。原代細胞制備是獲得細胞系和細胞株的首要技術手段。為拓展知識面，實驗增加了原代肝細胞制備及其細胞活力檢測。原代細胞獲得方法有胰酶消化和機械法，其中酶法實驗周期較長，因此實驗采用機械法制備原代細胞，并利用臺盼藍染色法計算細胞活力。

（5）小鼠精子畸形實驗。精子畸形實驗是評價化合物是否有生殖毒性的重要指標之一，也是要求學生重點掌握的一項毒理學評價技能。

“食品毒理學”實驗教學共包括5個實驗，且每項實驗過程中，保證每位學生人手1只實驗動物。因此，學生的實驗能動性、積極性、出勤率、實驗報告、實驗結果及分析等均是考核指標。

學生考核指標及占總成績比例見表2。

表2 學生考核指標及占總成績比例

4 結語

基于全國高等學校通用教材《食品毒理學》（李建科編著），系統、全面、科學地安排“食品毒理學”實驗教學內容，并借助PPT、視頻等教學手段直觀地講授動物捉拿、采血、解剖、臟器識別等內容。在切實保證實施實驗動物人道主義的基礎上，鼓勵學生親自動手、獨立完成實驗操作；在減少實驗動物損傷的同時，要求學生掌握正規、準確的實驗技能，培養學生實踐和創性意識以及綜合素養，提高教學質量。